Emballage au niveau wafer expliqué : avantages pour la fabrication de circuits intégrés

L'emballage au niveau wafer (wafer-level packaging) désigne la fabrication de circuits intégrés en appliquant l'emballage autour de chaque circuit avant que le wafer sur lequel ils sont fabriqués ne soit séparé en circuits individuels. Cette technique a rapidement gagné en popularité dans l'industrie des circuits intégrés grâce à ses avantages en termes de taille des composants, temps et coût de production. Un composant ainsi fabriqué est considéré comme un type de boîtier à l'échelle de la puce (chip scale package), ce qui signifie que sa taille est presque identique à celle du die à l'intérieur, sur lequel se trouve le circuit électronique.

La fabrication conventionnelle de circuits intégrés commence généralement par la production de wafers de silicium sur lesquels les circuits seront fabriqués. Un lingot de silicium pur est typiquement découpé en fines tranches, appelées wafers, qui servent de base pour construire les circuits microélectroniques. Ces circuits sont séparés par un processus appelé sciage de wafer (wafer dicing). Une fois séparés, ils sont emballés en composants individuels, et des broches de soudure sont appliquées au boîtier.

L'emballage au niveau wafer diffère de la fabrication conventionnelle par la façon dont le boîtier est appliqué. Au lieu de séparer les circuits puis d'appliquer l'emballage et les broches avant les tests, cette technique intègre plusieurs étapes. Le dessus et le dessous du boîtier et les broches de soudure sont appliqués à chaque circuit intégré avant le sciage du wafer. Les tests ont aussi généralement lieu avant le sciage.

Comme de nombreux autres types de boîtiers courants, les circuits intégrés fabriqués avec l'emballage au niveau wafer sont un type de technologie de montage en surface (CMS). Les composants CMS sont appliqués directement sur la surface d'un circuit imprimé en faisant fondre les billes de soudure attachées au composant. Les composants wafer-level peuvent généralement être utilisés comme d'autres dispositifs CMS. Par exemple, ils peuvent souvent être achetés sur bobines pour utilisation dans les systèmes de placement automatisé de composants (machines pick-and-place).

Plusieurs avantages économiques peuvent être obtenus avec l'emballage au niveau wafer. Il permet l'intégration de la fabrication du wafer, de l'emballage et des tests, rationalisant ainsi le processus de fabrication. La réduction du cycle de fabrication augmente le débit de production et réduit le coût par unité fabriquée.

L'emballage au niveau wafer permet aussi une réduction de la taille du boîtier, économisant les matériaux et réduisant davantage le coût de production. Plus important encore, la taille réduite permet d'utiliser les composants dans une plus grande variété de produits avancés. Le besoin de composants plus petits, surtout de hauteur de boîtier réduite, est l'un des principaux moteurs du marché pour l'emballage au niveau wafer.

Les composants fabriqués avec cette technique sont largement utilisés dans l'électronique grand public comme les téléphones portables. Cela est largement dû à la demande du marché pour des appareils plus petits, plus légers, utilisables de façons toujours plus complexes. Par exemple, de nombreux téléphones servent à diverses fonctions au-delà des appels, comme prendre des photos ou enregistrer des vidéos. L'emballage au niveau wafer a aussi été utilisé dans d'autres applications : systèmes de surveillance de pression des pneus automobiles, dispositifs médicaux implantables, systèmes de transmission de données militaires, et plus.

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